无底柱崩落法采矿在大红山铁矿的应用

曾未曾 向海龙

摘要：为使大红山铁矿采矿方法最优化，投产期在现场进行不同崩矿步距的爆破试验，通过试验取得不同情况下的回收率及贫化率并对比，最终确定采用20m×21m的大结构参数及与其相对应的爆破参数。通过近两年在生产中的应用发现，20m×21m结构参数的应用后所产生的经济价值较为显著、使作业条件得到改善、采矿强度的增加及劳动生产率的提高，表明该结构参数及相应的爆破参数是适合大红山铁矿的采矿参数。

Abstract： In order to optimize the Dahongshan Iron Mine mining method， blasting tests with different collapsing steps were conducted at the site during the production period. Through experiments， the recovery rate and depletion rate under different conditions were compared and the large structural parameters of 20m×21m and corresponding blasting parameters were finally determined. Through the application in production of the past two years， it has been found that the economic value resulting from the application of the 20m×21m structural parameters is more significant， the operating conditions are improved， the mining intensity is increased， and the labor productivity is increased， indicating that the structural parameters and the corresponding blasting parameters are suitable for the mining parameters of Dahongshan Iron Mine.

关键词：大红山铁矿；爆破试验；大结构参数；采矿参数

Key words： Dahongshan Iron Mine；blasting test；large structural parameters；mining parameters

中图分类号：TD861 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）19-0172-02

0 引言

大红山铁矿矿区位于滇中台坳南段、红河断裂与绿汁江段断裂所夹持的三角地带，一期设计范围内Ⅱ1矿体是其主要开采对象，其表内矿量达2.45亿t；矿体埋藏深362.5～988.3m，f系数多为8～10，矿岩具有良好的稳固性。矿体形状似船形，南北翘起、东高西低，总体倾角平均18°；矿体分支厚度不等，复合较多。

采用斜坡道、盲竖井及胶带斜井联合开拓方案进行开拓，无底柱分段崩落法为其采矿方法，其一期设计生产能力为400万t/a。

配套出矿设备以阿特拉斯3.5～6m3铲运机（电铲）为主，中深孔凿岩设备以阿特拉斯HB1354为主。

虽然大红山铁矿的一期基本建设已基本完成，主要工序逐步进入一期的采矿生产，但由于其矿体的复杂多变，还存在诸多问题有待进一步研究，最适宜的大红山铁矿的无底柱崩落法采矿参数的确定就是其中的关键。

1 无底柱崩落法的发展动态

1.1 国外状况

目前国外的无底柱发展趋势为“两大一高一减少”，即采用大结构参数、装备大型高效设备、高强度开采、减少采切工程量，并且以进路间距大于分段高度为基本特色。如瑞典的基鲁纳铁矿，分段高度×进路间距采取的发展方式是10m×10m→12m×11m→12m×16.5m→20m×22.5m→27m×25m，同时采用重型液压凿岩机和全液压凿岩台车，一次崩矿量从800t逐渐增加到5000t，采用斗容4～6m3电动铲运机出矿，使采矿强度得到明显提升，采取上述措施之后发现该矿采矿成本降低约30%，采准工程量减少约50%，具有良好的经济效益。由此可知，在近三十年国外的结构参数发生了较大变化，其基本特色是进路间距大于分段高度。并且由于在采矿工艺方面，加大进路间距的变化不大，所以大结构参数无底柱崩落法具有广阔的市场应用前景。

1.2 国内状况

我国地下铁矿的主要方法是无底柱分段崩落法，全部产量的80%以上都出自该方法。自该方法被引入我国后，受到传统放矿理论的制约，通常采用的是10m左右的小结构参数，作业地点分散，开采方式落后，生产成本高，设备效率低，严重影响了我国地下矿山的长远发展。

但是，近年来梅山铁矿在放矿理论研究中取得的突破，奠定了大间距无底柱分段崩落法的理论基础。而大红山铁矿是个年轻的矿山，正赶上无底柱崩落法采矿的变革时代。借鉴梅山铁矿的在大结构参数无底柱崩落法的经验，出矿采用3.5～6m3电动、柴油铲运机，中深孔凿岩采用阿特拉斯HB1354（可凿岩炮孔直径为78mm～108mm的中深孔）。

2 大间距结构参数无底柱崩落法采矿在大红山铁矿的应用

为确定适合大红山铁矿的无底柱采矿的结构参数，2004年有昆钢大红山矿业公司组织昆明有色研究院、中南大学全面开展高分段大间距无底柱分段崩落法的研究工作，并借鉴梅山鐵矿的研究成果。

2.1 大结构参数布局方式的选定

进路间距的取值原则：保证每一分段最大限度地放出纯矿石量，同时为下分段形成良好的矿岩接触面。根据经验数学公式

L=（0.78～0.96）H

2005年确定结构参数，并460m、440m分段的4#、7#矿块分别设置20m×21m和20m×15m两种结构参数，结合我们2004年至2005年底在480m分段3#矿块进行无底柱分段崩落法的试采工作，最终选定7#矿块的20m×21m大结构参数的试验采场，在不同崩矿步距下的试验爆破。

2.2 爆破参数的确定

2.2.1 因在10m×10m小参数情况下，一般以1排炮孔作为一个崩矿步距，当结构参数选定在20m×21m的情况下，可相应增加步距，根据炸药单耗和排距确定大红山铁矿的炮孔密集系数在1.4～2.1之间，且在实践中效果较好，因此随着步距的增加，一个崩矿步距内炮孔排数随之增加，保证在合理的炮孔密集系数范围内，以保证爆破效果。

2.2.2 在分段高度和进路间距已经确定的条件下，崩矿步距和爆破参数就成为生产优化的重要指标，爆破参数包括最小抵抗线、炮孔直径、炮孔密集系数和边孔角等爆破参数合理与否，直接影响矿石爆破效果，影响放出体的发育，进而影响损失贫化指标，为寻求适合20m×21m结构参数的凿岩爆破参数，从06年开始进行了现场的试验爆破工作。试验结果如表1。

根据试验的结果，可以看出在20m×21m结构参数的情况下，合理的崩矿步距为3.4m左右。在现场试验过程中也发现，在大红山铁矿的围岩稳固条件下，排距小于1.5m时，前排爆破对后排的炮孔影响较大，出现的堵孔率为18%左右，且出现破坏后排埋线口的情况，当排距超过1.7m时，这些情况就基本消除，而且在崩矿步距达到3.4m时的各项指标对比较优，综合以上因素的考虑，最终确定崩矿步距为3.2m，采用最小抵抗线1.6m布置上向扇形炮孔，每米炮孔崩矿量为8.9t左右，大块率可控制在4%以内。

2.2.3 边孔角是无底柱分段崩落法的重要参数之一，一般依据落矿条件、功能及散体流动特性来确定。大红山铁矿的第一分层是强制落顶，给下分层创造回采条件，此时边孔角宜小些，由此在设计中选取30°。而从第二分层（即落矿分层）开始，在覆盖岩下放矿，依靠挤压二次松散的散体获得补偿空间，此时根据散体流动参数确定最佳边孔角为60°，设计边孔角采用60°。

3 大结构参数无底柱崩落法的实际应用效果

经过半年的现场试验，确定大红山铁矿一期设计范围内主要开采对象为Ⅱ1矿体全部采用结构参数为20m×21m结构参数的无底柱分段崩落法开采。并于2006年底确定一期400万t/a三年达产规划，2007年顺利投产，当年生产铁矿石260万t，2008年就完成了一期的400万t/a达产规划，并形成500万t的生产能力，为将来的持续生产打下坚实的基础。综合分析当前结构参数在大红山铁矿的应用，总结如下几个方面：

在技术上：同比进路间距15m的设计，当前参数的设计，可减少采切量25%；且对中深孔凿岩设备的设计凿岩效率无影响；因大红山设有落顶层，且采用低贫化放矿，则第一、二落矿层就可充分回收矿石，其回收率达86%以上，贫化率在12%左右。如此看来，20m×21m结构参数在技术上是可行的。

作业更加安全，作业环境得到进一步改善，同一分层内采用20m×15m结构参数设计的进路常出现岩爆状况，而且采用锚喷支护也只能维持短时间的安全，而采用20m×21m结构参数设计进路则不需任何支护就能保证安全作业环境。这表明在20m×21m结构参数情况下，其支护费用大为减少、抵抗地压能力更增强，为井下安全作业创造良好的环境。

采用20m×21m结构参数，采用崩矿步距3.2爆破后，一次崩矿量增加到4000t左右，且大块率大为降低，减少了二次破碎的炸药用量；其回收率增加，回收的纯矿石量也同比增加，而贫化率并未因此而增加，这样出矿品位得到提高，为选矿提高回收率提供了有利的条件；由于采准量的减少，采矿回收率的提高，原矿品位的提高及二次破碎炸藥量的减少，大大降低了采矿成本。

4 结语

自2006年大红山铁矿选定20m×21m结构参数无底柱分段崩落法后，在近两年的实际操作与应用中发现，采准工程量的减少，采矿成本的降低，缓解了地压对井下安全作业的威胁，提高了矿山的开采强度、劳动生产率及生产管理水平，为企业创造的巨大的经济效益，这充分证明了20m×21m结构参数无底柱分段崩落法采矿在大红山铁矿的应用是比较成功的。此结构参数的实际应用在国内属首次的成功应用，为推动我国冶金矿山的技术进步、提高经济效益做出了贡献。

参考文献：

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